DE659256C - Drehzahlregler fuer Einspritzbrennkraftmaschinen - Google Patents

Description

DEUTSCHES REICH

AUSGEGEBEN AM
29. APRIL 1938

REICHSPATENTAMT

PATENTSCHRIFT

KLASSE 46 b² GRUPPE 7

Robert Bosch G. m. b. H. in Stuttgart Drehzahlregler für Einspritzbrennkraftmaschinen

Patentiert im Deutschen Reiche vom 2. Dezember 1933 ab

Bei Einspritzbrennkraftmaschinen mit einer Drehzahlregeleinrichtung, die auf ein sich mit der Maschinendrehzahl und der Stellung eines willkürlich betätigbaren Drehzahleinstellgliedes änderndes Gefalle zwischen zwei pneumatischen Drücken anspricht, kann der von der Drehzahl beeinflußte Druck als Mittelwert aus dem von den einzelnen Kolbenhüben erzeugten Druckstößen angesehen werden. Bei Leerlauf der Maschine macht sich bei solchen Reglern jedoch der Übelstand bemerkbar, daß dieser Druck und das wirksame Druckgefälle in solchem Maße um den Mittelwert schwankt, daß das von letzterem beeinflußte Regelglied diesen Einzelschwankungen folgt und unerwünscht große Regelausschläge ausführt, so daß die Maschine entweder einen stark schwankenden, also unruhigen Leerlauf hat oder aber sogar stehenbleibt.

Gemäß der Erfindung sollen nun diese bei geringen Maschinendrehzahlen auftretenden unerwünscht großen Regelausschläge gedämpft werden. Dadurch wird der Leerlauf ruhiger, und man kann auch mit der Leerlaufeinstellung näher an die unterste Drehzahlgrenze der Maschine heranrücken. Dies läßt sich erreichen durch Mittel, die nur im Leerlaufbereich eine der Abhängigkeit des pneumatischen Druckgefälles von der Maschinendrehzahl und der Stellung des Drehzahlverstellgliedes überlagerte Beeinflussung der Druckverhältnisse im Sinne einer Dämpfung der Regelbewegung verursachen.

Eine Möglichkeit zur Beeinflussung der Druckverhältnisse im vorbeschriebenen Sinne besteht in einer im gewünschten Augenblick zweckmäßig selbsttätigem Drosselung des freien .Durchflusses in mindestens einer der das pneumatische Regelmedium führenden Leitungen. Solche ■ Drosseln bewirken, daß diet von den einzelnen Kolbenstößen ausgehenden Schwankungen der Größe der pneumatischen Drücke sich so langsam dem Regelglied mitteilen, daß, ehe sich die Schwankung in einer Richtung voll ausgewirkt hat, schon eine Umkehr der Schwankungsrichtung eingetreten ist. Dadurch macht das Regelglied wesentlich geringere Anschläge als bei unbehindertem Durchfluß durch die Leitungen. Seine Bewegungen sind also stark gedämpft.

Eine andersartige Dämpfung der Regelbewegung durch Beeinflussung der Druckverhältnisse gemäß der Erfindung kann auch erreicht werden durch — zweckmäßig selbsttätiges — im gewünschten Augenblick eintretendes öffnen einer engen Verbindungsleitung zwischen den auf beiden Seiten des Regelgliedes wirkenden verschiedenen Drükken. Es wird dabei der stärkere der beiden Drücke geschwächt bzw. der schwächere gestärkt. Solange die genannte Leitung geöffnet ist, ist die auf das Regelglied wirkende Verschiebekraft herabgemindert, so daß die Regelausschläge dieses Gliedes erheblich kleiner werden als bei geschlossener Leitung.

In der Zeichnung sind mehrere Äusführungsbeispiele der Erfindung schematisch dargestellt. -■

Abb. ι zeigt die Ansicht gegen einen Ein? spritzbrennkraftmotor. mit einer Einspritzpumpe und einem Unterdruckregler. *.. Abb. 2 zeigt einen Teilschnitt durch die Einspritzpumpe, den Regler, eines der Beispiele der Erfindung und das Ansaugrohr des ίο Motors in vergrößertem Maßstab. Die

Abb. 3 bis 13 zeigen im Maßstab der Abb. 2 verschiedene weitere Ausführungsbeispiele.

Der Motorunterteil ι trägt vier Zylinder 2 und eine Einspritzpumpe 3, die von der Motorwelle 4 über ein Getriebe 5 angetrieben wird. Der Einspritzpumpe wird der Brennstoff aus einem nicht dargestellten Behälter in Pfeilrichtung durch eine Leitung 6 zugeführt. Von der Einspritzpumpe führen vier Druckleitungen 7 zu den Düsen in den Zylindern 2. . Die Luftladung wird durch das gemeinsame Ansaugrohr 8 angesaugt. Im Ansaugstutzen ist eine Drosselklappe 9 vorgesehen, die über einen an ihr angreifenden Hebel ψ von einem Pedal g^b aus betätigt wird. Vom Ansaugrohr 8 geht eine Unterdruckleitung 15 zum Regler 3° der Pumpe 3. Der Regler 3" (s. Abb. 2, 3 und 6) enthält eine Kammer, in der ein Kolben 24 längsverschieblich angeordnet ist. Im Fall der Abb. 2 wird der Unterdruck dem links von dem Kolben 24 liegenden Kammerteil zugeführt und bewegt beim Ansteigen den Kolben 24 entgegen der Wirkung einer Rückführfeder 27 nach links, Der Kolben 24 ist mit einer Mutter 26 am Ende einer Zahnstange 23 befestigt, die aus der Pumpe heraus in die- Regelkammer hineinragt.

Die Regelung der zur Einspritzung gelangenden Brennstoffmenge erfolgt durch Verschieben der Zahnstange 23. In Abb. 2 sind die Verhältnisse wie folgt gewählt: Wird die Zahnstange nach links verschoben, so vermindert sich die wirksame Fördermenge aller Pumpen gleichmäßig. Beim Verschieben der Zahnstange nach rechts vermehrt sich die zur Einspritzung gelangende Fördermenge aller Pumpen. Die Zahnstange 23 kämmt mit Ritzeln 22. Jeder der von einer mit dem Motor gekuppelten Nockenwelle 18 angetriebenen Pumpenkolben 16 ist mit einem solchen Ritzel derart gekuppelt, daß er den Drehbewegungen des Ritzels folgen muß, ohne daß dieses die Hubbewegungen des Kolbens mitzumachen braucht. Durch gleichzeitiges und gleichartiges Verdrehen der Kolben wird die Lage der an jedem von ihnen vorgesehenen schrägen Steuerkante 21 gegen den Saug- und Rücklaufkanal 20 so verstellt, daß der wirksame Hub der Pumpenkolben je nach der eingestellten Lage der schrägen Steuerkanten früher oder später aufhört und der im restlichen Teil jedes Pumpendruckhubes von dem j-Kolben verdrängte Brennstoff durch den ^Kanal 20 in den mit der Brennstoffzuleitung 6 ^verbundenen Saugraum 19 im Pumpengej'Jiäuse 3 zurückströmt.

Diese Regelvorrichtung wirkt wie folgt: Der beim Lauf des Motors in der Ansaugleitung-herrschende Unterdruck gelangt durch die Leitung 15 zur Regelkammer y. Wenn nun, z. B. infolge Entlastung des Motors, bei gleichbleibender Einstellung der Drosselklappe die Drehzahl steigt, wächst der Unterdruck im Ansaugrohr 8 über den vorher herrsehenden Unterdruck hinaus. Der verstärkte Unterdruck, zieht dann den Kolben samt der Regelstange 23 nach links, wodurch die je Pumpenstoß eingespritzte Brennstoffmenge verringert wird. Die Drehzahl und damit auch der Unterdruck im Ansaugrohr werden daraufhin fallen. Der Kolben 24 ist bestrebt, sich in.die diesem Unterdruck entsprechende Lage einzustellen. Einer mittleren bestimmten Drehzahl entspricht dabei — gleichbleibende Drosselklappenstellung vorausgesetzt — jeweils eine bestimmte Stellung des Kolbens 24. Die willkürliche Veränderung der Drehzahl erfolgt durch Verstellung der Drosselklappe 9.

Beim Beispiel nach Abb. 2 wird die Regelbewegung des Kolbens 24 gedämpft, indem bei niederen Drehzahlen die ungedrosselte Verbindung zwischen dem einen Kammerteil und der Atmosphäre durch sich selbsttätig einschaltende Querschnittsverengungen gedrosselt wird. Bei belasteter Maschine ist der genannte Kammerteil durch zwei öffnungen mit der freien Atmosphäre verbunden, nämlich einmal durch die enge öffnung 25 im Boden der Kammer und außerdem durch die wesentlich größere Öffnung 29. Die letztere ist durch ein Ventil 28 verschließbar, das auf beiden Seiten je einen Stift 28" bzw. 28⁶ besitzt. Von diesen ist der erste in einem Ring 29" geführt, der durch zwei Rippen im Mittelpunkt der Öffnung 29 gehalten wird, und der andere in einem am Gehäuse 3" angebrachten Bügel 30. Eine Feder 31 sucht das Ventil auf seinen Sitz niederzudrücken, im Solange aber der Kolben 24 sich in der rechten Kammerhälfte befindet, also den Stift 28^s berührt, ist das Ventil von seinem Sitz abgehoben. Nur bei niederer Belastung, z. B. Leerlauf im Stand, verschiebt sich der KoI-ben 24 so Weit nach links, daß er aus dem Bereich des Stiftes 28" gelangt. Dadurch schließt sich das Ventil 28, und der bisher aus der Summe der Querschnitte der beiden Öffnungen 25 und 29 bestehende Leitungsquerschnitt wird auf den der engsten öffnung 25 herabgesetzt. Diese Verengung des

Leitungsquerschnittes bewirkt, daß die in' der rechten Kammerhälfte befindliche Luft bei den im Leerlauf vorkommenden, durch Saugstöße der einzelnen Motorkolben verursachten starken Ausschlägen des Regelorgans nicht schnell genug entweichen und auch nachher nicht schnell genug wieder einströmen kann, so daß die Regelbewegung stark gedämpft wird.

ίο In den Beispielen der Abb. 3 bis 13 wird im Gegensatz zu dem nach Abb. 2 der Unterdruck des Ansaugrohres dem rechten Kammerteil zugeführt, während der linke mit der freien Atmosphäre verbunden ist. Die Einspritzpumpe ist in diesem Falle natürlich so aufgebaut und angeordnet (die Zahnstange 23 greift hinter dem Ritzel 22 an), daß nach wie vor beim Ansteigen des Unterdrücke die je Pumpenstoß eingespritzte Brennstoffmenge verringert wird.

Die Dämpfung der Regelbewegungen im Bereich der niederen Drehzahlen erfolgt beim Beispiel nach Abb. 3 wie in dem nach Abb. 2' durch Verengung der Leitung, die zur freien Atmosphäre führt. Nur ist in diesem Falle die Drosselung in Abhängigkeit von der Stellung des zur Drehzahleinstellung dienenden Organs, der Drosselklappe 9, gebracht. Der für die Verbindung des linken Kammerteils mit der Atmosphäre zur Verfügung stehende Querschnitt, setzt sich zusammen aus der engen Öffnung 25 und der größeren -öffnung 32, die in einer Kammer 33 vorgesehen ist. Die Kammer 33 ist ihrerseits an die Leitung 34 angeschlossen, die vom linken Reglerkammerteil kommt. Die Öffnung 32 ist durch ein Ventil 35 mittels einer. Feder 36 verschließbar. Die an dem Fußhebelgestänge angebrachte Verlängerungsstange 9/ wird bei der Öffnung der Drosselklappe nach links bewegt, drückt dabei gegen den Ventilstößel 37 lind öffnet so das Ventil entgegen der Kraft seiner Schließfeder 36. Beim Schließen der Drossel 9 kommen die Teile g^c und 37 außer Berührung, wodurch das Ventil '35 sich schließt und der Querschnitt für die Verbindung der Reglerkammer mit der Außenluft sich auf den Querschnitt der kleinen Öffnung 25 vermindert. Hierdurch tritt die gewünschte Dämpfung der Reglerbewegung ein. Auch das Beispiel nach den Abb. 4 und 5 zeigt eine Möglichkeit, die Regelbewegung durch Verengung der Leitungsquerschnitte in der Leitung von der Regelkammer zur freien Atmosphäre in Abhängigkeit von der Drosselklappenstellung zu dämpfen. Hier ist jedoch die Abhängigkeit im Gegensatz zu den bereits beschriebenen Ausführungen eine stetige. Es wird dies erreicht durch eine am Gehäuse 3^a vor der in diesem Falle großen Öffnung 25 drehbar angeordnete Scheibe 40.

Diese Scheibe besitzt einen Schlitz 41, der konzentrisch zum Drehpunkt verläuft und dessen in radialer Richtung gemessene Breite über seine Länge ständig zunimmt. Durch einen Arm 40« ist die Scheibe über das Gestänge 9^e mit dem Fußhebel g^b und damit auch mit der Drosselklappe 9 gekuppelt. Bei geschlossener Drosselklappe befindet sich der schmälste Teil des Schlitzes 41 vor der Öffnung 25. Mit zunehmendem Öffnen der Drosselklappe 9 gelangt ein immer breiterer Teil des Schlitzes 41 vor diese Öffnung 25. Die Dämpfung der Regelausschläge ist also bei geschlossener Drosselklappe am stärksten.

Die Abb. 6 und 7 zeigen ein anderes Ausführungsbeispiel der Erfindung, bei dem die Dämpfung der Regelbewegung dadurch herbeigeführt wird, daß bei entsprechender Stellung der Drossel 9 die vom Unterdruck zum Regler führende Leitung 15 durch eine .kleine Öffnung 38^s mit der freien Atmosphäre verbunden und dadurch der die starken Regelschwankungen herbeiführende wechselnde Unterdruck durch Einführung von Nebenluft geschwächt wird. Zu diesem Zweck ist in die Leitung 15 eine Kammer 38 eingeschaltet, die die kleine Öffnung 38" aufweist. Vor dieser Öffnung ist ein Schieber 39 in einem Schlitz 38^ hin und her beweglich geführt. Dieser Schieber ist durch ein Gestänge g^c mit der Drosselklappenbewegung so gekuppelt, daß 'bei geöffneter Klappe 9 der Schieber 39 die Öffnung 38 verschließt, bei geschlossener Klappe 9 aber durch eine in ihm vorgesehene Öffnung 39° freigibt.

Bei den bisher beschriebenen Beispielen ist die Dämpfung der Regelbewegung'abhängig von der Stellung mechanischer Steuerglieder herbeigeführt worden. Bei den folgenden Beispielen sind solche zusätzliche Steuerglieder vermieden. Die Dämpfung der Regelbewegung wird in diesen Fällen durch Verzweigung der Leitung 15 zwischen dem Saugrohr 8 und dem Regler 3^a erzielt, wobei die Verzweigung so gewählt ist, daß diese Leitung bei geschlossener Drosselklappe über ihren einen Zweig mit dem Unterdruck und über den anderen Zweig mit der freien Atmosphäre verbunden ist. Es werden dabei die besonderen Druckverhältnisse in der Umgebung der Drosselklappe ausgenutzt. Bei · offener Drosselklappe herrscht in der ganzen Umgebung der Klappe der gleiche Unterdruck. Die Zweigleitungen führen also denselben Druck. Erst bei zunehmendem Schließen der Klappe bildet · sich ein Unterschied der Drücke vor und hinter dieser aus, und zwar herrscht bei geschlossener Klappe hinter ihr — in Richtung des Ansaugstromes ·—· ein Unterdruck und vor ihr ein etwa dem Atmosphärendruck entsprechender Druck. Die Lei-

tung 15 ist deshalb in allen Beispielen nach den Abb. 8 bis 13 so verzweigt oder erweitert.

daß sie auch bei geschlossener Drosselklappe mit dem Raum vor dieser in Verbindung steht. Auf diese Weise wird ähnlich wie in dem Beispiel nach Abb. S und 7 die Wirkung des die starken Regelausschläge verursachen-■ den Unterdrucks bei geschlossener Drossel durch Einführung von Nebenluft geschwächt und damit eine Dämpfung der Regelbewegung

erzielt. ■

Bei Abb. 8 ist die Leitung 15 in zwei Arme 15° und 15⁶ verzweigt und unmittelbar vor und hinter der geschlossenen Drosselklappe 9 auf der gleichen Mantellinie in das Ansaugrohr 8 eingeführt. In Abb. 9 münden die Zweige 15^s und 15* auch unmittelbar vor und hinter der geschlossenen Drosselklappe in das Ansaugrohr, jedoch an zwei diametral gegenüberliegenden Punkten desselben. In' Abb. 10 hat das Rohr 15 eine Erweiterung I5^C) die so in das Ansaugrohr 8 eingeführt ist, daß sie sowohl in den Raum vor als auch in den hinter der Drosselklappe einmündet. Die Abb.· 11 bis 13 stellen ähnliche Anordnungen dar, die sich von den eben beschriebenen nur durch ein oder mehrere im Ansaugrohr 8 eingebaute Venturirohre 10 zur Verstärkung des Unterdrucks bei großen Strömgeschwindigkeiten unterscheiden. Die Verzweigungen 15^s und 15* münden dabei, in ähnlicher Weise wie in den Abb. 8 bis io in das Ansaugrohr 8, in die engste Stelle des oder der Venturirohre 10 ein. Dabei kann die Drossel 9 entweder gemäß Abb. 11 an der engsten Stelle des Venturirohres 10 liegen, wobei die Zweige 15" und 15* unmittelbar davor oder dahinter einmünden (Abb. 11), oder es kann auch die Drossel zwischen zwei Venturirohren 10 angeordnet sein (Abb. 12),' wobei dann die Zweige 15° und 15* in je eines dieser Venturirohre einmünden. Die Einführung dieser Zweige an zwei diametral gegenüberliegenden Stellen eines Venturi-45, rohres, etwa entsprechend der Ausführung nach Abb. 9, läßt sich im Falle der Anwendung eines Venturirohres vereinfachen. Zur Vermeidung besonderer Rohrleitungen zur gegenüberliegenden Einmündungsstelle ist gemaß Abb. 13 das Venturirohr 10 mit einer ■ äußeren Ringnut io^a versehen, die an zwei diametral gegenüberliegenden Stellungen Verbindungsbohrungen io⁶ zum Inneren des Venturirohres besitzt und in die die unverzweigte Leitung 15 unmittelbar einmündet*

Claims (7)

1. Patentansprüche:

   I. Drehzahlregler für Einsp*ritzbrennkraftmaschinen mit grbßem Drehzahlbereich, wobei das die Einspritzmengenänderung herbeiführende Regelglied verstellt wird von einer Kraft, die bestimmt ist durch ein sich mit der Maschinendrehzahl und der Einstellung eines willkürlich betätigbaren Drehzahlverstellgliedes an- e₅ derndes Gefälle zwischen zwei pneumatischen Drucken, wobei dieser Kraft eine Rückführkraft entgegenwirkt, gekennzeichnet durch Mittel, die nur im Leerlaufbereich eine der Abhängigkeit des pneumatischen Druckgefälles von der Maschinendrehzahl und der Stellung des Drehzahlverstellgliedes überlagerte Beeinflussung der Druckverhältnisse im Sinne einer Dämpfung verursachen.
2. 2. Drehzahlregler nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Druckausgleich auf der Seite des höheren pneumatischen Druckes im Leerlaufbereich gedrosselt wird, sobald das Regelglied sich dem Leerlaufbereich nähert und solange es in diesem Bereich verbleibt (Abb. 2) oder sobald und solange sich das Drehzahlverstellglied in der Leerlaufstellung befindet (Abb. 3 sowie 4 und 5).
3. 3. Drehzahlregler nach Anspruch I₁ dadurch gekennzeichnet, daß die den kleineren pneumatischen Druck enthaltende Kammer des Reglers über eine Drossel

   . mit einem Raum höheren pneumatischen Drucks verbunden wird, sobald und solange sich das Drehzahlverstellglied in der Leerlauf stellung befindet (Abb. 6 und 7).
4. 4. Drehzahlregler nach Anspruch 1, bei dem das Druckgefälle zwischen dem von der Maschinendrehzahl abhängigen Unterdruck im Ansaugrohr der Brennkraftmaschine und einem höheren Druck (der freien Atmosphäre) besteht und die Drehzahl durch eine Drosselklappe im Ansaugrohr eingestellt wird, dadurch gekennzeichnet, daß die Verbindungsleitung zwischen dem pneumatischen Regler und dem Ansaugrohr so verzweigt oder er? weitert ist, daß bei Leerlaufstellung der Drosselklappe sowohl der Raum vor als auch hinter dieser mit der Unterdruckkammer des Reglers verbunden ist, so daß also im Leerlaufbereich in der Unterdruckkammer des Reglers ein Druck herrscht, der kleiner ist als der im Ansaugrohr hinter der Drosselklappe herrschende Unterdruck (Abb. 8 bis 13).
5. 5. Drehzahlregler nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß. die Verbindungsleitungen vom Regler zum Ansaugrohr in ein Venturirohr im Ansaugrohr münden, in dessen engster Stelle die Drosselklappe angeordnet ist (Abb. 11).
6. 6. Drehzahlregler nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß jeder von zwei Zweigen der zum Regler führenden Lei-

   tung in je ein in der Ansaugleitung vorgesehenes Venturirohr einmündet, wobei die Drosselklappe zwischen den beiden Venturirohren vorgesehen ist (Abb. 12).
7. 7. Drehzahlregler nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß zwei im engsten Venturirohrquerschnitt an gegenüberliegenden Stellen liegende Radialöffnungen, von denen eine im Raum vor und die andere im Raum hinter der Drossel einmündet, mit dem' Regler durch eine Ringnut verbunden sind, die das in das Ansaugrohr eingesetzte Venturirohr am Außenumfang umläuft und in die unverzweigte Leitung vom Regler einmündet (Abb. 13).

   Hierzu 1 Blatt Zeichnungen